第七章 太陽能電池

1、 太陽能電池技術(shù) 1、引言 2、太陽能電池的工作原理與特點 3、太陽能電池的分類 4、國外太陽能電池的發(fā)展趨勢 5、國內(nèi)太陽能電池發(fā)展現(xiàn)狀 6、當(dāng)今國內(nèi)外新型高效太陽能電池技術(shù) 引言 隨著環(huán)境污染和能源枯竭等問題的日益突 出，近年來，世界各國競相實施可持續(xù)發(fā)展的 能源政策。太陽能是人類取之不盡用之不竭的 可再生綠色能源，充分利用太陽能資源有利于 環(huán)境的改善。 太陽向宇宙空間發(fā)射的輻射功率為 3.81023 kW，其中20億分之一到達(dá)地球大氣 層，到達(dá)地球大氣層的太陽能有30被大氣層 反射，23被大氣層吸收，其余的到達(dá)地球表 面，功率約為800000億kW，也就是說太陽每秒 鐘照射到地球上的能量

2、就相當(dāng)于燃燒500萬噸煤 釋放的能量。 太陽能資源的優(yōu)缺點及利用方式 優(yōu)點：（1）普遍；（2）無害；（3）巨大； （4）長久 。 缺點： （1）分散性；（2）不穩(wěn)定性。 太陽能的利用方式 （1）太陽能的熱利用 所用設(shè)備有 平板式太陽能集熱器、真 空管集熱器 、箱式太陽灶具等。 （2）太陽能的光電利用 利用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換成電能。 （3）光化學(xué)利用。 太陽能電池的發(fā)展歷史太陽能電池的發(fā)展歷史 1954 1954年世界第一塊實用化太陽能電池在美國貝爾實驗室問世，幷首先應(yīng)年世界第一塊實用化太陽能電池在美國貝爾實驗室問世，幷首先應(yīng) 用于空間技術(shù)。當(dāng)時太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率為用于空間技術(shù)。當(dāng)時太陽能

3、電池的轉(zhuǎn)換效率為8 8。19731973年世界爆發(fā)石年世界爆發(fā)石 油危機(jī)，從此之后，人們普遍對于太陽能電池關(guān)注，近油危機(jī)，從此之后，人們普遍對于太陽能電池關(guān)注，近1010幾年來，隨著幾年來，隨著 世界能源短缺和環(huán)境污染等問題日趨嚴(yán)重，太陽能電池的清潔性、安全世界能源短缺和環(huán)境污染等問題日趨嚴(yán)重，太陽能電池的清潔性、安全 性、長壽命，免維護(hù)以及資源可再生性等優(yōu)點更加顯現(xiàn)。一些發(fā)達(dá)國家性、長壽命，免維護(hù)以及資源可再生性等優(yōu)點更加顯現(xiàn)。一些發(fā)達(dá)國家 制定了一系列鼓舞光伏發(fā)電的優(yōu)惠政策，幷實施龐大的光伏工程計劃，制定了一系列鼓舞光伏發(fā)電的優(yōu)惠政策，幷實施龐大的光伏工程計劃， 為太陽能電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了良好

4、的發(fā)展機(jī)遇和巨大的市場空間，太陽能電為太陽能電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了良好的發(fā)展機(jī)遇和巨大的市場空間，太陽能電 池產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展時期，幷帶動了上游多晶硅材料業(yè)和下游太陽能池產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展時期，幷帶動了上游多晶硅材料業(yè)和下游太陽能 電池設(shè)備業(yè)的發(fā)展。在電池設(shè)備業(yè)的發(fā)展。在1997199720062006年的年的1010年中，世界光伏產(chǎn)業(yè)擴(kuò)大了年中，世界光伏產(chǎn)業(yè)擴(kuò)大了2020 倍，今后倍，今后1010年世界光伏產(chǎn)業(yè)仍以每年年世界光伏產(chǎn)業(yè)仍以每年3030以上的增長速度發(fā)展。以上的增長速度發(fā)展。 世界太陽能電池發(fā)展的主要節(jié)點世界太陽能電池發(fā)展的主要節(jié)點 v1954 美國貝爾實驗室發(fā)明單晶硅太陽能電池，效率

5、為美國貝爾實驗室發(fā)明單晶硅太陽能電池，效率為6 v1955 第一個第一個光伏航標(biāo)燈光伏航標(biāo)燈問世，美國問世，美國RCA發(fā)明發(fā)明Ga As太陽能電池太陽能電池 v1958 太陽能電池首次裝備于美國先鋒太陽能電池首次裝備于美國先鋒1號衛(wèi)星，轉(zhuǎn)換效率為號衛(wèi)星，轉(zhuǎn)換效率為8。 v1959 第一個單晶硅太陽能電池問世。第一個單晶硅太陽能電池問世。 v1960 太陽能電池首次實現(xiàn)太陽能電池首次實現(xiàn)并網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。運(yùn)行。 v1974 突破反射絨面技術(shù)，硅太陽能電池效率達(dá)到突破反射絨面技術(shù)，硅太陽能電池效率達(dá)到18。 v1975 非晶硅及帶硅太陽能電池問世非晶硅及帶硅太陽能電池問世 v1978 美國建成美國建成

6、100KW光伏電站光伏電站 v1980 單晶硅太陽能電池效率達(dá)到單晶硅太陽能電池效率達(dá)到20多晶硅為多晶硅為14.5，Ga As為為22.5 v1986 美國建成美國建成6.5KW光伏電站光伏電站 v1990 德國提出德國提出“2000光伏屋頂計劃光伏屋頂計劃” v1995 高效聚光高效聚光Ga As太陽能電池問世，效率達(dá)太陽能電池問世，效率達(dá)32。 v1997 美國提出美國提出“克林頓總統(tǒng)百萬太陽能屋頂計劃，日本提出克林頓總統(tǒng)百萬太陽能屋頂計劃，日本提出“新陽光計新陽光計 劃劃” v1998 單晶硅太陽能電池效率達(dá)到單晶硅太陽能電池效率達(dá)到24.7，荷蘭提出，荷蘭提出“百萬光伏屋頂計劃百萬光

7、伏屋頂計劃” v2000 世界太陽能電池總產(chǎn)量達(dá)世界太陽能電池總產(chǎn)量達(dá)287MW，歐洲計劃，歐洲計劃2010年生產(chǎn)年生產(chǎn)60億瓦光伏億瓦光伏 電池電池 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及工作原理 太陽能電池的結(jié)構(gòu)及工作原理太陽能電池的結(jié)構(gòu)及工作原理 上面是摻有5價元素磷、并依靠大量電子導(dǎo)電的 N型半導(dǎo)體。下面是摻有三價元素硼、并依靠空穴 導(dǎo)電的P型半導(dǎo)體。界面處即為PN結(jié)。N型半導(dǎo)體 表面布有很細(xì)的金屬柵線，另一面緊貼P型硅。為 了減少反射，整個電池表面覆蓋一層透明的減反射 模。 太陽能電池發(fā)電原理 當(dāng)太陽光照射到電池表面時，大部分光線穿 過減反射膜進(jìn)入硅電池，其中能量大于禁帶寬度的 光子被硅吸收以后激發(fā)出光生載

8、流子，在N區(qū)產(chǎn)生 的光生空穴向PN結(jié)擴(kuò)散，并被內(nèi)電場推向P區(qū)，P 區(qū)的光生電子則被推向N區(qū)。因此在被照射的太陽 能電池中，N區(qū)積累了大量的電子，而P區(qū)積累了 大量的空穴，在PN結(jié)兩側(cè)出現(xiàn)了光生電動勢。若 在兩電極間接上負(fù)載，則會有光生電流通過負(fù)載， 從而能完成了將太陽光能轉(zhuǎn)換成電能的過程。 太陽能電池的特點 太陽能電池具有綠色環(huán)保、沒有運(yùn)動部 件、建設(shè)周期短、維護(hù)簡單、安全可靠等， 同時，太陽能光伏還具有降低溫室氣體和污 染物排放、保證能源安全等優(yōu)勢。符合當(dāng)今 世界的環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求和趨勢， 它的應(yīng)用十分廣泛。 評價太陽能電池的指標(biāo) 1、開路電壓（ ）：當(dāng)電勢增長到正向電流恰好 抵消

9、光致電流時達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，這時的電勢差稱為 開路電壓。 2、短路電流 ：當(dāng)外接負(fù)載很低時流過電路的電 流等于光致電流，稱為短路電流。 3、填充因子（FF）：電池最大輸出功率與開路電 壓與短路電流乘積的比值。實際中為0.6-0.75 。 評價太陽能電池的指標(biāo) 4、光電轉(zhuǎn)換效率(IPCE)：單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移 到外電路的電子數(shù)與入射的光子數(shù)之比。 5、能量轉(zhuǎn)換效率 ：太陽能電池的最大功 率輸出與入射太陽光的能量 之比。 太陽能電池的分類 太陽能電池根據(jù)所使用的材料的不同， 可以分為晶硅太陽能電池、薄膜太陽能 電池、有機(jī)物太陽能電池、納米晶太陽 能電池。 太陽能電池分類太陽能電池分類 按結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu) 分類分

10、類 同質(zhì)結(jié)同質(zhì)結(jié) 太陽電池太陽電池 異質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié) 太陽電池太陽電池 肖特基肖特基 太陽電池太陽電池 按材料按材料 分類分類 硅太陽硅太陽 電池電池 敏化納米晶敏化納米晶 太陽電池太陽電池 有機(jī)化合物有機(jī)化合物 太陽電池太陽電池 塑料塑料 太陽電池太陽電池 無機(jī)化合物無機(jī)化合物 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 太陽電池太陽電池 按光電轉(zhuǎn)換按光電轉(zhuǎn)換 機(jī)理機(jī)理 傳統(tǒng)傳統(tǒng) 太陽電池太陽電池 激子激子 太陽電池太陽電池 種類種類材料材料轉(zhuǎn)換效率（）轉(zhuǎn)換效率（） 優(yōu)點優(yōu)點 缺點缺點 晶硅太陽 能電池 單晶硅24.70.5耐用、轉(zhuǎn)換效率高，技術(shù) 成熟，壽命長 制造能耗高，成本 高，工藝復(fù)雜 多晶硅20.30.5生產(chǎn)成本較低

11、，工藝簡單， 適合大規(guī)模生產(chǎn) 效率低于單晶硅 薄膜太陽 能電池 非晶硅11.70.4成本低，工藝簡單，在弱 光下也可以工作 轉(zhuǎn)換效率偏低，且 存在光致衰減問題 砷化鎵 （GaAs） 24.50.5光學(xué)帶隙十分理想，較高 的吸收效率，抗輻照能力 強(qiáng)，對熱不敏感 材料價格不菲 碲化鎘 （CdTe） 16.50.5效率較高，成本低廉，穩(wěn) 定，易于規(guī)模生產(chǎn) 原材料鎘有劇毒 銅銦鎵硒 （CIGS） 19.50.8價格低廉，性能良好，工 藝簡單 銦和硒比較稀有 有機(jī)太陽 能電池 有機(jī)物3.00.1有韌性，成本低廉，選擇 余地大，加工容易，可制 造面積大 對光的吸收率低， 導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率低 納米晶化 學(xué)太陽能

12、 電池 染料敏化 TiO2 10具有較高的熱穩(wěn)定性和光 化學(xué)穩(wěn)定性，成本低廉， 工藝簡單 敏化劑的制備成 本高 太陽能電池的應(yīng)用太陽能電池的應(yīng)用 上世紀(jì)上世紀(jì)6060年代，科學(xué)家們就已經(jīng)將太陽電池應(yīng)用于空間技年代，科學(xué)家們就已經(jīng)將太陽電池應(yīng)用于空間技 術(shù)術(shù)通信衛(wèi)星供電，上世紀(jì)末，在人類不斷自我反省的過通信衛(wèi)星供電，上世紀(jì)末，在人類不斷自我反省的過 程中，對于光伏發(fā)電這種如此清潔和直接的能源形式已愈加程中，對于光伏發(fā)電這種如此清潔和直接的能源形式已愈加 親切，不僅在空間應(yīng)用，在眾多領(lǐng)域中也大顯身手。如：太親切，不僅在空間應(yīng)用，在眾多領(lǐng)域中也大顯身手。如：太 陽能庭院燈、太陽能發(fā)電戶用系統(tǒng)、村寨供

13、電的獨立系統(tǒng)、陽能庭院燈、太陽能發(fā)電戶用系統(tǒng)、村寨供電的獨立系統(tǒng)、 光伏水泵（飲水或灌溉）、通信電源、石油輸油管道陰極保光伏水泵（飲水或灌溉）、通信電源、石油輸油管道陰極保 護(hù)、光纜通信泵站電源、海水淡化系統(tǒng)、城鎮(zhèn)中路標(biāo)、高速護(hù)、光纜通信泵站電源、海水淡化系統(tǒng)、城鎮(zhèn)中路標(biāo)、高速 公路路標(biāo)等。歐美等先進(jìn)國家將光伏發(fā)電并入城市用電系統(tǒng)公路路標(biāo)等。歐美等先進(jìn)國家將光伏發(fā)電并入城市用電系統(tǒng) 及邊遠(yuǎn)地區(qū)自然界村落供電系統(tǒng)納入發(fā)展方向。太陽電池與及邊遠(yuǎn)地區(qū)自然界村落供電系統(tǒng)納入發(fā)展方向。太陽電池與 建筑系統(tǒng)的結(jié)合已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化趨勢建筑系統(tǒng)的結(jié)合已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化趨勢 v用戶太陽能電源用戶太陽能電源 1.1.小

14、型電源小型電源10-100W10-100W不等，用于邊遠(yuǎn)無電地區(qū)如高原、不等，用于邊遠(yuǎn)無電地區(qū)如高原、 海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、 電視、收錄機(jī)等電視、收錄機(jī)等 太陽能電源太陽能電源 太陽能逆變器太陽能逆變器 2. 3-5KW2. 3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)； 3.3.光伏水泵：解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉光伏水泵：解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉 v 交通領(lǐng)域交通領(lǐng)域 如航標(biāo)燈、交通如航標(biāo)燈、交通/ /鐵路信號燈、交通警示鐵路信號燈、交通警示/ /標(biāo)志燈、標(biāo)志燈、 路燈、高空障礙燈、高速公路路燈、高空障礙

15、燈、高速公路/ /鐵路無線電話亭、鐵路無線電話亭、 無人值守道班供電等。無人值守道班供電等。 v通訊通訊/ /通信領(lǐng)域通信領(lǐng)域 太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/ / 通訊通訊/ /尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小 型通信機(jī)、士兵型通信機(jī)、士兵GPSGPS供電等。供電等。 v石油、海洋、氣象領(lǐng)域石油、海洋、氣象領(lǐng)域 石油管道和水庫閘門陰極保護(hù)太陽能電源系統(tǒng)、石石油管道和水庫閘門陰極保護(hù)太陽能電源系統(tǒng)、石 油鉆井平臺生活及應(yīng)急電源、海洋檢測設(shè)備、氣象油鉆井平臺生活及應(yīng)急電源、海洋檢測設(shè)備、氣象 / /

16、水文觀測設(shè)備等水文觀測設(shè)備等 風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星的太陽能電池風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星的太陽能電池 海洋氣象監(jiān)測標(biāo) v家庭燈具電源家庭燈具電源 如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、 黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。 v光伏電站光伏電站 10KW-50MW10KW-50MW獨立光伏電站、風(fēng)光（柴）互補(bǔ)電站、各獨立光伏電站、風(fēng)光（柴）互補(bǔ)電站、各 種大型停車廠充電站等。種大型停車廠充電站等。 國外太陽能電池的發(fā)展趨勢 (1)晶硅電池追求降低成本與制造能耗 新一代多晶硅工藝技術(shù)研究空前活躍 繼續(xù)向高效化、薄型化和大面積方向進(jìn)展降低

17、每瓦成本 轉(zhuǎn)換效率越來越高：14%18%20%； 硅片面積越來越大：從 103mm103mm125mm125mm156mm1 56mm210mm210mm（目前主流），未來兩 年將達(dá)到210 mm 210 mm； 硅片越來越?。?300m270m210m180m。100m的厚度 正在研發(fā)。 （2 )薄膜太陽能電池在未來5年將成為主流 薄膜電池具有安全、可折疊、方便連接、輕巧、 抗熱性能好、不易破損等特點。目前，世界上至少 有40個國家正在開展低成本、大面積、高效率的薄 膜電池的實用化技術(shù)研究，先后發(fā)展了非晶硅、碲 化鎘、CIS等薄膜電池。 市場預(yù)測，近期薄膜電池的需求增長速度 將是晶硅電池的兩

18、倍，2013年之前薄膜硅和晶 硅電池都在發(fā)展，但2013年后薄膜硅電池將成 主流。 （3）基于新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝等下一代新型 太 陽能電池不斷涌現(xiàn)。 國內(nèi)太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀 20032007年5年間，世界太陽能電池的平 均增長速度為35，而中國太陽能電池年平均增長 速度高達(dá)150%。2007年中國光伏電池年產(chǎn)量約 1GW，占世界的1/4，僅次于日本和歐洲位居全球 第三。20062007年，陸續(xù)有10家中國光伏企業(yè) 在海外上市。盡管如此，由于面臨越來越激烈的市 場競爭和硅材料短缺等問題，中國的太陽能電池行 業(yè)存在著嚴(yán)重的問題。 我國太陽能產(chǎn)業(yè)的特征 （1）在材料電池片組件應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈中，

19、 呈現(xiàn)明顯的小頭大尾現(xiàn)象，組件及應(yīng)用系統(tǒng)因其技 術(shù)門檻和投資門檻低、投資見效快，生產(chǎn)廠家的數(shù) 量遠(yuǎn)多于上游企業(yè)； （2）位于產(chǎn)業(yè)源頭的硅材料嚴(yán)重依賴于歐美日等國， 應(yīng)用市場主要依賴于國際市場。硅原料短缺成為制 約我國太陽能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。 目前，太陽能電池的性能不斷改進(jìn)，主要目的 是降低生產(chǎn)成本，提高光電轉(zhuǎn)換效率。作為太陽 能電池材料，其中: （1）由于多晶硅和非晶硅薄膜電池具有較高 的轉(zhuǎn)換效率和相對較低的成本，將最終取代單晶 硅電池，成為市場的主導(dǎo)產(chǎn)品； （2）-族化合物及銅銦鎵硒（CIGS）等 屬于稀有元素，盡管轉(zhuǎn)換效率高，但從材料看， 該類電池不可能占據(jù)主導(dǎo)地位；CdTe太陽能電

20、 池受到主要原料鎘有毒的影響，他的推廣必須搭 配龐大的回收體系，目首前廠商投入較少。 CIGS電池的高轉(zhuǎn)換效率（目前產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率據(jù) 各類薄膜電池之首）以及c-Si(含堆棧型電池)的 大面積生產(chǎn)優(yōu)勢，則獲得更多廠商積極的追捧， 未來也都有市場的發(fā)展空間。 （3）染料敏化納米TiO2薄膜太陽能電池的研究已 經(jīng)取得了喜人的成績，但存在敏化劑的制備成本 以及液態(tài)電解質(zhì)的易泄露、電極易腐蝕、電池壽 命短等缺陷，使得制備全固態(tài)太陽能電池成為一 個必然方向，但目前全固態(tài)太陽能電池的光電轉(zhuǎn) 換效率都不很理想。 納米晶太陽能電池以其高效、低價、無污染、 長壽命的巨大優(yōu)勢挑戰(zhàn)未來，迅速成為廣大科學(xué) 工作者研究的熱

21、點和重點，隨著科技的發(fā)展以及 研究的推進(jìn)，這種太陽能電池應(yīng)用前景廣闊無限。 制約太陽能電池轉(zhuǎn)換效率提高的內(nèi)在 因素有 1、材料的光譜特性造成的限制 由于材料各自禁帶寬度的限制，入射到電池 材料表面的太陽光只有一部分能被吸收而發(fā)生光 電轉(zhuǎn)換，且只對一種材料對應(yīng)的峰值波長光子表 現(xiàn)出較高的轉(zhuǎn)換效率。如硅光電池對波長在 0.3811m區(qū)域的光子能有效的吸收，在峰值 0.8m左右光電轉(zhuǎn)換效率最大。 2、材料內(nèi)部載流子的復(fù)合造成的限制 產(chǎn)生于P區(qū)或是N區(qū)的電子-空穴對要通過濃 度梯度導(dǎo)致的擴(kuò)散到達(dá)結(jié)界面處，之后由內(nèi)建電 場把他們分開。只有滿足離PN結(jié)的距離小于它們 的擴(kuò)散長度，才有可能對電荷積累產(chǎn)生貢獻(xiàn)

22、。 提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的實踐方法 （1）通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)和創(chuàng)新來提高轉(zhuǎn)換效率 非晶硅光學(xué)帶隙為1.7eV，對太陽輻射的長 波長區(qū)不敏感，而且還存在S-W效應(yīng)。解決途徑就 是制備疊層太陽能電池：它把不同禁帶寬度的 材料組合在一起，提高了光譜的響應(yīng)范圍；電 池頂層的i層較薄，光照產(chǎn)生的電場強(qiáng)度變化不大， 保證該層中的光生載流子抽出；底電池產(chǎn)生的 光生載流子約為單電池的一半，光致衰退效應(yīng)減 小。 將電極作成手指狀，以增加入射光的面積。 將表面制成金字塔型的組織結(jié)構(gòu)，并加入抗發(fā)射層， 以減少光的反射量。 將電極均作在同一平面，可增加入射光的面積，且易 于焊接。 （2）開發(fā)新材料提高轉(zhuǎn)換效率 有機(jī)材料具

23、有柔性好、制作容易、材料來源 廣泛，成本低等優(yōu)勢。有機(jī)太陽能電池將使太陽 能的利用變的便宜與充滿前景。納米材料太陽能 電池具有廉價的成本、簡單的工藝及穩(wěn)定的性能。 （3） 利用全新的構(gòu)思來提高轉(zhuǎn)換效率 如果將搜集太陽能和完成光電轉(zhuǎn)化兩個過程 進(jìn)行分離，分別用一個高效的裝置去完成，將很大 程度提高效率。用特殊的“聚光鏡”使吸收效率成 很大倍數(shù)的增加，以及高效率的轉(zhuǎn)換器件。 當(dāng)今太陽能電池新技術(shù) （1） - 高效三階電池太陽能電池高效三階電池太陽能電池 三結(jié)GaAs電池具有很好的高溫特性，在高 倍聚光時可獲得很高的輸出功率。以 GaInP/GaAs/Ge為主要部件的聚光太陽能電池效 率達(dá)到40%以

24、上，空間平均效率最高超過30%。 2007年8月美國能源部的20倍聚光的的三結(jié) GaAs電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)42.8%。 （2）高效聚光多結(jié)太陽能電池）高效聚光多結(jié)太陽能電池 利用菲涅耳透鏡或拋物面反射鏡來聚光，從而獲得高 強(qiáng)度的太陽光，實現(xiàn)的主要技術(shù)難點是怎樣控制反射鏡 來保證一直將太陽光反射到電池板上，還有就是電池板 的冷卻技術(shù)（隨著溫度的升高太陽能電池的輸出效率會 降低）。 據(jù)預(yù)測，使用三個以上的PN結(jié)、并改善材料 與設(shè)計，將能夠達(dá)到58%的理論效率值。 在我國內(nèi)蒙古鄂爾多斯市建立的建立的聚光 光伏電站，采用八面體反射鏡圍成的聚光器或稱 “光漏斗”和普通光伏電池構(gòu)成一個個分立的發(fā)電 單元，這種

25、新的聚光曲面和跟蹤方法比傳統(tǒng)聚光效 果提高幾倍到幾十倍，并一次性實現(xiàn)了聚光與跟蹤 同時進(jìn)行的設(shè)計模式。 (3) 柔性柔性CIGS（銅銦鎵硒）太陽能電池）太陽能電池 這種半導(dǎo)體材料具有轉(zhuǎn)換率高、不易老化、 經(jīng)久耐用、耐放射線等優(yōu)點。由于十分輕薄，該 材料制成的太陽能電池可以彎曲，可應(yīng)于凹凸的 墻面和物體表面。通過在CIGS材料層與基板之間 鋪設(shè)堿化合物硅酸鹽玻璃層，可以大幅度促進(jìn) CIGS材料層的能量轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換率達(dá)到17.7%,創(chuàng)造 了世界紀(jì)錄。 (4) 可聚太陽能的玻璃窗可聚太陽能的玻璃窗 麻省理工學(xué)院的科學(xué)家按特殊比例混合至 少兩種涂料制成一種聚能材料，涂料涂在特殊玻 璃窗或塑料嵌板上。這些

26、涂料能一起工作以吸收 大范圍的波長，然后以不同波長重新發(fā)射，并通 過嵌板傳送給窗邊緣的太陽能電池上。這種可吸 收大范圍波長的聚光器能使太陽能電池在每個波 長上達(dá)到最優(yōu)解，大大減少了光線在傳輸途中的 損失，最終由太陽能電池轉(zhuǎn)化而來的能量可達(dá)原 來的十倍。 （5）印刷式太陽能電池）印刷式太陽能電池 Nanosolar采用在大氣中將銅銦鎵硒納米粉體 直接噴灑于鋁箔之上，制成可彎曲的太陽能電池， 藉由印刷制程，將這些粉體依正確的原子比例完整 且均勻地沉積于基板上，該電池制備簡單、快速、 產(chǎn)量大，所用設(shè)備便宜而且容易保養(yǎng)。由于使用了 鋁箔作為基板，其導(dǎo)電率大大提高。 Nanosolar稱其實驗室產(chǎn)品轉(zhuǎn)換

27、率可達(dá)16， 卻未公布其商業(yè)化產(chǎn)品轉(zhuǎn)換率，外界人士估計其 僅有不到10。另外，銦和硒均屬稀有貴金屬， 油墨法涂覆在鋁箔上的涂層是否能夠穩(wěn)定保持25 年以及鋁是否比玻璃更好，這些都是應(yīng)該擔(dān)心的 問題。 (6) 半導(dǎo)體納米材料太陽能電池半導(dǎo)體納米材料太陽能電池 傳統(tǒng)的太陽能電池中，一個光子只能精確 地釋放1個電子，而半導(dǎo)體納米晶體中，一個光 子可釋放出2個或2個電子，這就是所謂的“雪崩 效應(yīng)”。釋放出的電子越多 ，太陽能電池的輸出 功率越大，它的最大輸出能源效率將能達(dá)到44%。 使用納米技術(shù)的新型太陽能供電系統(tǒng)，可以將回 收成本的時間由原來的45年縮短至不超過1年。 同時可以將光電轉(zhuǎn)換電路印制在塑料薄膜材料上制成 太陽能電池片，不僅使生產(chǎn)速度大大提高，而且印制的電 路線寬僅有頭發(fā)直徑的十萬分之一，還可以卷曲，以收集 更多的太陽能。 納米結(jié)構(gòu)材料是在十億分之一米的尺度上制造 的材料。 兩種制造太陽能電池材料的納米技術(shù)方法已 經(jīng)顯示出了特別的前景，參雜和量子點敏化都增強(qiáng) 了金屬氧化物材料對可見光的吸收，將兩種方法結(jié) 合起來，整個材料